新型低温漂低功耗CMOS带隙基准电压源设计

"本文介绍了一种创新的低温漂低功耗CMOS带隙基准电压源设计，采用共源共栅电流镜作为负载，并利用新型核心电路及NMOS输入管的套筒式共源共栅运算放大器，显著降低了输出温度系数，提升了电源抑制比。这种设计针对便携式电子产品的电源管理需求，旨在优化带隙基准的性能，降低功耗，提高温度稳定性。" 带隙基准源在电子设备中扮演着至关重要的角色，特别是在数模混合电路中，如数／模转换、模／数转换、存储器和开关电源中，提供稳定、低漂移的参考电压。传统的带隙基准电压源存在一定的温度漂移问题，其输出电压与温度的关系是非线性的，这主要源于双极型晶体管的发射结电压VBE的温度特性。VBE不仅与温度成线性关系，还包含与温度相关的非线性项。为了减少这种非线性影响，通常采用一阶补偿方法，但只能达到约10ppm/℃的温度系数。 新型设计通过扩展补偿策略，例如二阶温度补偿、分段线性补偿和指数温度补偿等，可以进一步降低温度系数。然而，这些方法往往伴随着电路复杂性和工艺限制。文章提出的新方法利用VBE的非线性温度系数进行补偿，以降低输出的温度相关性。这种方法的核心是利用共源共栅电流镜负载和NMOS输入的套筒式共源共栅运算放大器，这种架构能够有效抑制温度变化对输出电压的影响，实现更低的温度漂移。 电路设计包括一个衬底PNP晶体管、电阻和运算放大器，通过调整双极型晶体管VBE与热电压vt的比例，使得在特定温度下输出电压不受温度影响。运算放大器处于深度负反馈状态，使得电路中的A、B两点电压近似相等。通过选择适当的电阻值和面积比例，可以调整电流，使得输出参考电压的温度系数接近于零。 总结来说，该设计提供了一种新的带隙基准源解决方案，它通过优化电路结构和采用创新的补偿技术，实现了低功耗、低温漂移的性能，对于提高便携式电子产品的电源管理效率和整体系统稳定性具有重要意义。这种设计有望在未来的集成电路中得到广泛应用。